03碎屑岩的结构及粒度分析

沉积岩石学Sedimentarypetrology课程负责人：杨友运２００６年１０月第一节碎屑颗粒的结构第二节填隙物的结构第三节胶结类型及颗粒支撑性质第四节粒度分析第三章碎屑岩的结构及粒度分析（Texturesofclasticrocksandgrain-sizeanalysis）碎屑岩的结构是指构成碎屑岩的矿物及岩石碎屑的大小、形状以及空间组合方式。碎屑岩的结构组分包括碎屑颗粒和填隙物(包括杂基和胶结物）。第一节碎屑颗粒的结构碎屑颗粒的结构特征一般包括粒度、磨圆度、球度、形态及颗粒表面特征。一、粒度（grain-size）1．粒度概念：是指碎屑颗粒的大小，是碎屑颗粒最主要的结构特征。2．粒级划分：粒度单位(毫米)；Φ值单位(Φ＝-log2d)十进制2的几何级数制颗粒的直径，mm粒级划分颗粒的直径，mm＞10001000-100100-1010-1巨砾粗砾中砾细砾砾巨砾中砾砾石卵石＞256256-6464-44-21～0.50.5-0.250.25-0.1粗砂中砂细砂砂极粗砂粗砂中砂细砂极细砂2-11-0.50.5-0.150.25-0.1250.125-0.06250.1～0.050.05-0.01粗粉砂细粉砂粉砂粗粉砂中粉砂细粉砂极细粉砂0.0625-0.03120.0312-0.01560.0156-0.00780.0078-0.0039＜0.01粘土（泥）＜0.0039粒级划分标准（H.Blatt）第一节碎屑颗粒的结构我国石油矿区多采用十进制，这一分类方法便于记忆，定名比较简单，基本上符合储油层研究要求。1990年8月公布的中华人民共和国石油天然气总公司标准—“石第一节碎屑颗粒的结构1934年克鲁宾(Krumbein)将2的几何级数制标度转化为φ值标度。转换公式为:φ=-log2D，式中D为mm直径。φ①将用毫米表示的分数(或小数)颗粒直径变成了整数②大量出现的粗砂以下的较小粒度均表现为正数③在作图时，可不用对数座标纸，因为已经将对数等间距转换成了算术等间距。第一节碎屑颗粒的结构二、圆度（roundness）圆度是指碎屑颗粒的原始棱角被磨圆的程度，它是碎屑的重要结构特征之一。沃德尔(1932)定义：几个角或边的平均曲率半径与最大内接球的半径比。一般分为四级：①棱角状（0）；②次棱角状；③次圆状；④圆状。平均圆度＝〔（n3×3）+（n2×2）+（n1×1）（n0×0）〕/（3×N）N＝n3+n2+n1+n0第一节碎屑颗粒的结构Pettijohn(1949)按圆度系数分为：棱角状（0～0.15）、次棱角状（0.15～0.25）、次圆状（0.25～0.40）、圆状（0.40～0.60）、极圆状（0.6～1.0）。圆度级的判别还可依据与标准圆度影象图进行对比确定。第一节碎屑颗粒的结构三、球度（sphericity）是用来衡量一个颗粒接近于球体的程度，颗粒的三个轴愈接近相等，其球度愈高。球度系数2ABC第一节碎屑颗粒的结构圆球体：B/A2/3,C/B2/3扁球体：B/A2/3,C/B2/3椭球体：B/A2/3,C/B2/3相对大小决定。长扁球体：B/A2/3,C/B2/3。五、碎屑颗粒的表面结构一般表现为各种磨光面、毛玻璃化及各种表面刻蚀痕迹。其成因主要与机械磨蚀作用及化学的溶蚀、沉淀作用有关。四、形状（shape）颗粒形状由颗粒中A、B、C三个轴的相对大小决定的。辛格（Zingg,1953）根据颗粒A、B、C三个轴相对比例，将颗粒划分为圆球体、椭球体、扁球体、长扁球体四种类型。第一节碎屑颗粒的结构第二节填隙物的结构一、杂基杂基是碎屑岩中与粗碎屑岩一起沉积下来的细粒填隙组分，粒度一般小于0.03mm，它们是机械沉积产物而不是化学沉淀组分，可分为原杂基、正杂基。似杂基－外杂基、淀杂基、假杂基二、胶结物胶结物在碎屑岩中的含量小于50％，其特点是由结晶程度、晶体大小、晶体生长方式及重结晶程度等决定的。可分为：非晶质结构隐晶质结构显晶质结构带状（薄膜状）结构和栉壳状结构显晶质结构自生加大结构嵌晶结构隐晶质结构粒状结构栉壳状结构嵌晶结构第二节填隙物的结构一、胶结类型概念二、胶结类型分类（重点）1.基底式胶结2.孔隙式胶结3.接触式胶结4.镶嵌式胶结基底式孔隙式接触式镶嵌式三、碎屑颗粒支撑类型主要分为两类，即杂基支撑和颗粒支撑。第三节胶结类型及颗粒支撑性质第四节粒度分析一、粒度分析方法1、直接测量法2、筛析法3、沉降分析法4、薄片粒度分析法二、粒度资料图解1、直方图和频率曲线2、累积曲线3、概率值累积曲线a-直方图；b-频率曲线c-累积曲线1-频率曲线；b-累积曲线；c-概率值累积曲线三、粒度参数1、平均粒径（Mz）和中值（Md）：表示粒度分布的集中趋势。中值是累积曲线上颗粒含量50％处所对应的粒径。Mz=（Φ16+Φ50+Φ84）/32、标准偏差（σ）和分选系数（So）表示分选程度的参数。过去多用分选系数（So）说明分选性。So=P25/P75（P25、P75－频率曲线上25％、75%处对应的颗粒直径）So＝1～2.5分选好So＝2.5～4.0分选中等So4.0分选差So＝2.5～4.0分选中等Folk和Ward建议用标准偏差来描述分选性，计算公式为：σ＝〔（Φ84-Φ16）/4〕+〔（Φ95-Φ5）/6.6〕根据该标准：σ0.35分选极好；σ＝0.35～0.5分选好；σ＝0.5～0.71分选较好;σ＝0.71～1.0分选中等；σ＝1.0～2.0分选较差；σ＝2.0～4.0分选差;σ4.0分选极差。第四节粒度分析3、偏度（SKI）用于判别粒度分布的不对称程度，Folk和Ward的计算公式为：4、峰度（尖度）用于衡量粒度分布频率曲线尖锐程度的参数，Folk和Ward的计算公式为：四、粒度分析在区分沉积环境中的应用1、粒度判别函数及成因图解2、用概率累积曲线区分沉积环境3、C-M图解4、粒度参数散点图)(22)(2259550955845084ISK)(44.227GK第四节粒度分析1、粒度判别函数及成因图解第四节粒度分析3.C-M图解2、用概率累积曲线区分沉积环境第四节粒度分析4.粒度参数散点图综合表现粒度参数的一种图解，第四节粒度分析①碎屑岩有哪四种基本结构组分？试述每种结构组分的含义。②碎屑岩的碎屑颗粒结构包括哪些内容？对它们的研究各具什么意义？③碎屑岩如何按颗粒分类命名？其对应的岩石结构名称是什么？④碎屑岩的杂基可分哪几种？每种杂基的识别标志是什么？何种杂基才能反映沉积时流体的粘度和密度？⑤在碎屑中常见的胶结物成分有哪些？它的最大含量界限是多少？常见的胶结物结构类型有哪些？请举出相应的胶结物成分。并用图表示。⑥何谓碎屑岩的结构成熟度？它主要取决于哪些因素？结构成熟度与矿物成熟度有何差别？⑦何谓碎屑岩的胶结类型？它可分哪四种？试绘图表示。并简述它们的各自特点、成因及环境意义。⑧何谓粒度分析？对它的研究有何意义？⑨如何用粒度分析资料通过图算法以福克和沃德的公式求各粒度参数？它们的地质意义是什么？⑩何谓C—M图？牵引流和重力流(以浊流为例)的典型C—M图有何显著差别？复习思考题